黑龙矿淋水顶板巷道稳定性与控制技术研究

发布时间：2020-06-14 04:31

【摘要】：巷道顶板淋水是影响煤矿巷道稳定性的主要因素之一,由于采动贯通水力通道,裂隙水和空区水与巷道围岩长期接触,巷道产生片帮、冒顶等严重的巷道变形破坏问题,直接威胁到了矿井的安全生产。因此,对于巷道淋水顶板条件下,围岩稳定性与水影响机理,以及该类巷道控制研究具有一定的工程意义和研究价值。以潞安集团潞临公司黑龙煤矿9、10+11~#煤层2104运输顺槽和2102回风顺槽为工程背景,通过围岩矿物组分测试(XRD衍射分析)、矿井水质测试(离子色谱仪分析)、扫描电镜微观测试(SEM)、围岩崩解测试、围岩力学性质测试等实验室测试,以及锚杆(索)原位拉拔现场测试,理论分析计算等研究手段,并结合FLAC~(3D)数值模拟软件,对2104运输顺槽淋水顶板巷道失稳特征与机理展开研究,基于失稳机理对2102回风顺槽稳定性控制技术进行研究。1)通过现场调研和理论分析发现,2104运输顺槽顶板淋水来源为上覆岩溶水及2~#煤层空区水;淋水顶板巷道表现为淋水区段顶板破碎下沉、两帮变形严重、支护失效等失稳特征;失稳主要影响因素为顶板强度、支护方式及支护效果;围岩稳定性分级结果为III级中等稳定性围岩。2)黑龙煤矿2104运输顺槽淋水顶板巷道失稳受多重因素影响:(1)矿物组分测试结果表明,2104运输巷围岩是黏土矿物发育的软岩,其中膨胀性软岩高岭石占岩石总成分的23.2%~32.2%,围岩强度较低;(2)矿井水质及微观测试结果表明,偏酸性顶板淋水与围岩中顶板泥岩相互作用,围岩矿物组分和微观结构发生改变,胶结性较差的煤泥岩孔隙与裂隙发育,巷道围岩承载能力下降,是巷道围岩严重破坏的根本原因;(3)锚固原位拉拔测试结果表明,锚固剂受顶板淋水影响,粘结强度降低,较非淋水区段,淋水区段顶锚杆、锚索锚固力分别下降22.5%和10%,淋水区段顶锚杆全部失效,锚索存在部分失效,围岩变形加快;(4)数值模拟结果表明,巷道受掘进期间扰动影响,应力集中,较巷道非淋水区段,淋水区段围岩塑性破坏区范围增加21.4%~90%;围岩顶板、底板及两帮变形量分别增加16.6%、58.9%和65.6%;(5)回采期间,随着前方支承压力的增大,淋水区段围岩反复浸水和风化破坏,围岩变形量剧增。3)基于2104运输顺槽淋水顶板巷道失稳机理,以2102回风顺槽作为研究对象,提出防治水(空区水科学探放、岩溶水疏干降压、巷道围岩巷道防风隔水)和分区段支护的控制对策,并提出巷道稳定性支护方案,综合考虑安全性与经济性,选取最优控制方案。4)现场监测结果表明,2102回风顺槽自采用稳定性控制方案以来,较2104运输顺槽,围岩顶底板、两帮移近量分别下降70%和55%,淋水区段的顶锚杆和锚索锚固性能基本未受淋水影响,巷道维护效果良好,实践证明该控制方案合理有效,为类似工程条件下的围岩稳定性控制提供有益参考和指导。 【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD353

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